浅谈镀锌工艺对环境的影响.docx

浅谈镀锌工艺对环境的影响山东工业大学 ( 浅谈镀锌工艺对环境的影响 山东工业大学 (济南 250061) 主沉浮 于萍 魏云鹤 孙瑛 摘 要 从环境保护的角度出发 ,分析了目前应用广泛的镀锌工艺 —─热镀锌 与电镀锌对环境的影响 。并介绍了机械镀锌这一新的利于环境控制的镀锌工艺的原 理和工艺过程 。 关键词 镀锌工艺 环境 机械镀锌 中图法分类号 T G174 . 44 一 、引 言 作为钢铁及其制品表面防护的主要手段 之一 ,镀锌方法的应用 ,迄今已有百多年的历 史 ,其中应用最为广泛的当属电镀锌与热镀 锌工艺 。据有关资料介绍 ,目前电镀锌产品 可占整个电镀产品的 60 %～70 %以上 ,而热 镀锌则是大气中主要应用的金属防蚀方法 , 全世 界 生 产 的 锌 约 有 半 数 以 上 用 于 热 镀 铁件镀前须涂上一层溶剂 ( 如 ZnCl2 、N H4 Cl 等2 ) , 使 其 表 面 活 化 , 从 而 允 许 锌“润 湿” 它 ,并在浸渍时起反应 。 热镀锌工艺根据前处理方法的不同 ,可 分为熔剂法和保护气体还原法 (森吉米尔法) 两大类 。 森吉米尔法因设备投资大 ,工艺要求高 , 所以仅用于带钢连续热镀锌 ; 后者由于工艺 简单 ,被广泛应用于钢管 、金属丝及各种钢铁 部件的热镀锌上 。因而 ,热镀锌工艺中 ,以该 法对环境的影响为甚 。 熔剂法又可进一步分为熔融熔剂法 ( 湿 法) 和烘干熔剂法 ( 干法) 两种 。前者因镀锌 层的附着力较差 ,故应用上不如后者广泛 。 热镀锌对环境的影响 ,主要体现在大气 污染上 。造成大气污染的原因来自以下几个 方面 : (1) 熔剂的烘干与分解 由于整个镀覆过程是在高温下进行的 , 因此 ,在熔剂烘干及工件与锌液接触等过程 中 ,助 镀 剂 中 的 N H4 Cl 极 易 受 热 分 解 与 挥 发 , 产生大量的 N H3 、HCl 等剌激性气体和 N H4 Cl 浓烟 ,污染环境 。 (2) 金属蒸气与粉尘 高温环境 ,亦使锌不断蒸发 ,产生大量的 锌蒸气 ,对人体造成较大影响 。同时 ,高温锌 池表面与空气接触 ,产生的氧化锌粉尘 ,在操 锌1 。 然而 ,对环境的影响 ,在一定程度上限制 了这两种工艺的发展与应用 。如何改进镀锌 工艺 ,使其既能提供优良的表面防护层 ,又能 消除或减少镀锌过程中对环境的危害 ,已成 为人们孜孜以求的目标 。基于此目的 ,多种 新的镀覆工艺应运而生 ,如化学镀 、离子镀 、 刷镀 、复 合 镀 、机 械 镀 等 。其 中 机 械 镀 锌 工 艺 ,以其工艺简单 、操作方便 、无氢脆影响以 及环境污染少 、利于处理等特点 ,已越来越受 到人们的关注 ,并在国内外取得较快进展 ,具 有十分广阔的应用前景 。 二 、传统镀锌工艺及其对环境的影响 1 . 热镀锌 热镀锌工艺又称为热浸镀锌工艺 。其工 艺过程简单说 ,就是将经过表面化学处理 、去 除油污及锈迹后的工件 ,浸入带有熔融锌液 的镀锌锅中 ,借助于锌与铁所引起的冶金反 应 ,形成镀层的过程 。为促进镀层的形成 ,钢 1997 年第 4 期环境技术·27 1997 年第 4 期 环境技术 ·27 · 作过程中 ,也不断进入周围环境 ,恶化操作条 件 。 (3) 其它有害气体 当采用以煤为燃料的加热方式时 , 由煤 燃烧带来的大量 SO2 、CO2 、CO 和烟尘等 ,亦 是构成大气污染的一个重要因素 。 热镀锌造成的大气污染 ,可以通过在锌 池上方增加通风罩来加以净化 。这虽有一定 效果 ,但由于未从工艺及设备上根除污染源 , 对操作人员及周围环境仍有潜在的威胁 。 除大气污染外 ,热镀锌过程中还伴有大 量的锌灰与锌渣产生 ,其总量可占锌耗总量 的 20 %～60 %3 。它们既造成了锌的浪费 , 亦对环境形成一定危害 。 所谓锌灰 ,其主要成分为氧化锌和锌 ,其 中纯锌约占总重的 80 % 。大多数的锌灰是由 于锌锅表面在镀锌过程中的搅动所引起的 , 因为此时锌被氧化而金属锌粒子则被带进这 些氧化物中 。同时 ,锌锅中的锌灰消除过程 , 也会有相当数量的金属锌被随之带走 。 锌渣则多是铁与锌的混合物 ,它主要来 自铁与锌的冶金反应 。铁盐的产生 ,来自酸 洗 、熔剂与工件的反应等 。锌液与工件的反 应 ,锌液与锌锅钢板的反应 ,亦是产生锌渣的 因素 。 锌灰和锌渣的处理 ,一般是送回冶炼厂 重新加工回收其中的锌 。除此之外 ,尚无其 它好的办法 。平时堆积的锌灰和锌渣 ,业已 成为影响环境的一个方面 。 热镀锌的另一个缺陷是能耗过高 ,原材 料浪费大 ,亦使其应用受到一定限制 。 2 . 电镀锌 电镀工艺是利用电解的作用 ,在金属或 其它制品表面上 ,形成一